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LC谐振电路限制故障电流的原理 {L., Lci誊扶电路,板珲电流,.f艮液 LC谐振电路限制故障电流的原理 奇慧中丁 摘要本文对通过LC谐振电路接八输电线路降低故障电流的方法进行了试验.应用分 析方法争暂态模拟技术对系统的运行进行了分析,通过参数研究采确定元件和网络参数 对限流嚣工作的影响,研完了设计方法和元件的选择标准. 1引言 本文提出了使用晶体管开关和一个并 联的LC谐振电路降低故障电流的概念. 目的在于全面地研究其工作原理,通过对 参数的研究确定元件的选择标准及使用方 面的限制. 2系统概念 一 个理想的限流器应满足下列要求: ①在}jj合位置,电压降为零;@在断开位 置,具有高阻值;⑧动作在第一个峰值之 前;④降低哲态故障电流;⑤消除直流分 量;@切断稳态故障电流. 本文阐述了在故障期间,通过接人 结论 1.为了正确计算输电线路瞬时三相突 然短路跳闸在汽轮发电机申可能出现的电 磁负载,必须考虑位于短路点外输电线路 段电磁过渡过程的阻尼. 2当瞬时突然三相短路跳闸而发电机 又未脱离电网时,如果最大可能出现在发 电机一汽轮机轴段的轴系扭振的周有频 一 个LC谐振电路与线路的串联来限制故.…, 障电流,也可利用调谐到电源频率的—个电 感和一个电容的并联来实现.对电路粗略 的哲态分析表明,故障发生后谐振电路必 须立即接人电路,这需要动作时间几毫秒 的高速开关.开关的一些可能接法如图 1,图2所示. 在图1中,电窖C与线路串联,提供串 联补偿.当短路发生时,晶闸管TH—l和 n{一2触发导通,使电感L与电容C并联, 由此得到谐振电路来限制故障电流. 在图2中,在正常运行情况下,电流流 过GT0开关.当故障发生时,GTO开关 被切断.电流转移到谐振电路,从而限制故 障电流. 率值低于30Hz,那么,在发电机轴系中所 出现的最大机械负载几乎与输电线路三相 短路地点远离发电机的程度无关. 3.当研究在具有横向窖性补偿输电线 路上汽轮发电机的运行时,必须考虑发电 机和输电线回路的电磁过程随时阃的阻尼, 以及轴系扭振存在有随时问的阻尼之间的 相互影响. (黄靡礼译自(苏)《电工技术》1991.No4) 粤一母围I晶闸管控制的谐振限流器 比较两者,可知图1的电路更好.因此 将对这个电路作进一步的研究. 3运行分析 3.等值电路 使用图3所示电路对限流器的运行进 行了研究.图中限流器安装在两个大的电 力系统互连的联络线上.每一个系统以一 个电压源与一个电感的串联来表示,输电 线路以一个型等值电路表示,限流器是 一 个电容与电感的并联支路.假设电压过 (cJ 圈3计算放障电流的等值电踌 (tgffl,留(b】苷值电路cc)俺化等值电路 36 GTO一2 图2GTo控制的谐振限流器 零时线路出现了三相故障,限流器保证直 流分量为最大.故障后的系统等值电路如 图3(b)所示,这个等值电路用来进行系 统攘拟.简化后的等值电路如图3(c)所 示.这是一条354kv,长300km的输电 线,其阻抗是0.055+j0.71n/k虺线路电容 是l7.8t:F/kro.电源以17kA(有效值) 的三相故障电流来表示. 3.2方程式 用拉氏变挟公式计算故障电流,它具 有一个稳态分量,两个直流和两个暂态分 量.电流等式为: I(f)=l+十+1.~2+la…?(1) 在谐振条件下并忽略电阻时的稳态电流为: 一再等coscot ………?…?? (2) 式中:一.厂1百 J 面, =L|+Lt 哲态电流: …….….…. (31 2=,o瓦L……?(4);如Lsl 直流分量:式中符号见图3,且co为循环频率,L为韧 辱一叫s,始电路被调谐到电源电 流表达式如下: = V sin(cot--………(7) 式中,‰是谐振情况下阻抗的相位角. 4灵敏度分析 灵敏度分析的目的是为了确定电路参 数对故障电流的影响,求出了元件选择的 标准.被试验的参数为:初始电流故障位 置,电容电阻电感和LC电路的谐振频 率.灵敏度分析使用图3例作为数值计算 的例子.所选电路数据如表l所示.限流 ,——:一 器的特性阻抗定义为j=/土 表1LC限流电路数据 电路电容电感电阻特性盟抚 Hnn l1.30.0O22041amp;26 2l0l0.066l2477 35土554 4l矗嘶q4388l6i12 40∞ .13OOO 堪 童∞0o 鹱 l000 0 j稳态短路电流 如果LC电路被调谐到电源频率,电 阻忽略不计,则稳态故障电流为零,如公式 (2)所示.然而公式(7)表明限流器电感 的电阻对电路的限流能力有显着的影响, 如图4所示,建议限流器电感的电阻必须 保持在技术所允许的最小值. 即使LC电路不被调谐到电源频率, 它也降低了电流的稳态分量.公式(2) 表示这个电路